摘 要 通過(guò)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，甘肅省蘭州市北山地區(qū)育苗過(guò)程中存在育苗床土壤結(jié)構(gòu)不合理、灌溉技術(shù)粗放和病蟲(chóng)害防治體系缺失等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)赜绠a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為顯著提高土壤質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)水分的精確供給、有效控制病蟲(chóng)發(fā)生、改善育苗效果，提出了采取土壤條件系統(tǒng)性優(yōu)化、推廣微灌技術(shù)應(yīng)用和構(gòu)建病蟲(chóng)害智能防控體系等育苗技術(shù)優(yōu)化策略，并開(kāi)展了一系列野外示范進(jìn)行驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞 林業(yè)育苗；土壤管理；微灌技術(shù)；甘肅省蘭州市北山地區(qū)

中圖分類號(hào)：S723.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.03.062

隨著我國(guó)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的深入，對(duì)林木育苗數(shù)量和質(zhì)量的要求日益增高[1]。作為國(guó)家重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)之一，甘肅省蘭州市北山地區(qū)林業(yè)育苗工作任務(wù)艱巨，開(kāi)展北山林業(yè)育苗栽培管理技術(shù)研究，對(duì)提高育苗成活率和幼苗質(zhì)量具有重要意義。本研究主要從優(yōu)化育苗床土壤條件、推廣微灌技術(shù)應(yīng)用和構(gòu)建病蟲(chóng)害智能防控體系等方面入手，通過(guò)理論分析與實(shí)證研究，探索蘭州市北山地區(qū)林業(yè)育苗栽培管理技術(shù)優(yōu)化策略，以期為當(dāng)?shù)啬酥寥珖?guó)林業(yè)育苗工作提供參考。

1" 北山地區(qū)林業(yè)概況

蘭州市北山地區(qū)范圍廣闊，森林覆蓋率較高，為我國(guó)重要的林業(yè)生產(chǎn)基地之一。根據(jù)最新調(diào)查，蘭州市北山地區(qū)森林總蓄積量約為1 500萬(wàn) m3，主要林木類型包括白楊、油松、云杉等針葉樹(shù)和柞樹(shù)、榆樹(shù)等闊葉樹(shù)。近年來(lái)，隨著國(guó)家大力推進(jìn)北方防護(hù)林體系建設(shè)，蘭州市北山林區(qū)人工林育苗面積不斷擴(kuò)大，2022年已達(dá)到0.8萬(wàn)hm2，育苗任務(wù)艱巨[2]。然而，由于地域環(huán)境極端，北山林區(qū)育苗栽培管理面臨諸多挑戰(zhàn)。具體而言，當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?.5 ℃，極端最低氣溫可達(dá)-30 ℃，溫差極大；年平均降水量為360 mm，大于10 ℃有效積溫僅1 600 ℃，熱量與水分條件均限制了林木生長(zhǎng)。此外，由于山區(qū)地勢(shì)復(fù)雜，機(jī)械化程度低，育苗床土壤處理與施肥灌溉等栽培管理只能靠人工操作，工作強(qiáng)度大且效率低。除此之外，病蟲(chóng)害種類繁多，發(fā)生頻率及危害程度均較嚴(yán)重?？傮w而言，優(yōu)化蘭州市北山林區(qū)育苗栽培管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、精細(xì)化管理，勢(shì)在必行。

2" 存在的問(wèn)題

2.1" 育苗床土壤結(jié)構(gòu)不合理

蘭州市北山地區(qū)地勢(shì)復(fù)雜，大部分育苗基地位于山谷盆地，土壤類型以棕壤和黃棕壤為主。這些土壤總體質(zhì)量較差，容重高、保水保肥能力差，不利于林木種子吸收水分養(yǎng)分和發(fā)育氣根。1）土壤結(jié)構(gòu)疏松度低。蘭州市北山地區(qū)立地條件復(fù)雜，人工耕作和機(jī)械操作難度大，表層土壤結(jié)構(gòu)緊實(shí)，疏松度較低。根據(jù)測(cè)定，當(dāng)?shù)氐湫陀缁?～20 cm土層土壤容重可達(dá)1.35 g·cm-3，明顯高于林業(yè)育苗標(biāo)準(zhǔn)（1.1～1.2 g·cm-3）。土壤過(guò)于緊實(shí)會(huì)影響氣、水、肥在土壤內(nèi)的傳導(dǎo)與分配，不利于種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)[3-4]。2）土壤層次分化現(xiàn)象顯著。由于撫育管理粗放，蘭州市北山地區(qū)育苗基地表層土壤組分隨人工耕作逐年流失，中下層土壤酸化和鹽基流失嚴(yán)重，表現(xiàn)為土壤肥力急劇下降。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，20～40 cm土層有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷含量分別比表層下降了35%、28%、20%，這直接影響了林木種子和幼苗對(duì)養(yǎng)分的有效利用。3）土壤養(yǎng)分儲(chǔ)備嚴(yán)重不足。受立地和氣候等自然條件的限制，北山地區(qū)土壤本底肥力較差。此外，長(zhǎng)期的粗放式管理導(dǎo)致土壤肥力流失嚴(yán)重。測(cè)定發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)?6.3%的育苗基地速效磷水平低于林業(yè)育苗標(biāo)準(zhǔn)（20 mg·kg-1），全部氮和有機(jī)質(zhì)含量也普遍偏低，很難滿足快速生長(zhǎng)期林木幼苗的營(yíng)養(yǎng)需要。

2.2" 灌溉技術(shù)粗放

蘭州市北山地區(qū)地形地貌復(fù)雜，水資源分布與降水分配極不均勻。如何高效利用有限的水資源進(jìn)行育苗灌溉，是當(dāng)?shù)孛媾R的主要難題[5]。1）灌溉設(shè)施簡(jiǎn)陋，輸水管網(wǎng)覆蓋率低。根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，北山地區(qū)內(nèi)89%的育苗基地還在使用人工搬運(yùn)和地面灑水的粗放灌溉技術(shù)，僅11%引入了微噴灌、微滲灌等先進(jìn)灌溉技術(shù)裝備，無(wú)法實(shí)現(xiàn)水分的精準(zhǔn)化供應(yīng)。此外，山區(qū)地形限制了管網(wǎng)與水源的連接，大部分育苗基地?zé)o法實(shí)現(xiàn)工程化覆蓋式給水，嚴(yán)重制約了合理灌溉的開(kāi)展。2）灌水方法單一，無(wú)法適應(yīng)林木需水規(guī)律。根據(jù)相關(guān)研究，不同樹(shù)種和樹(shù)木的不同生長(zhǎng)期對(duì)土壤水分要求差異較大，但受制于灌溉設(shè)施與方式，蘭州市北山地區(qū)育苗基地多采用泛灌的粗放灌水技術(shù)，很難按需施水，既可能出現(xiàn)灌溉不足，也可能導(dǎo)致澆水過(guò)度。3）缺乏科學(xué)合理的灌溉調(diào)度，灌水量難以精確控制。由于缺乏灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)，北山林區(qū)育苗基地的灌水完全依賴人工經(jīng)驗(yàn)判斷，根據(jù)氣候條件羅列式供水，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)林木實(shí)時(shí)水分需求的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與響應(yīng)，極易導(dǎo)致澆水過(guò)多或不足。

2.3" 病蟲(chóng)害防治體系不健全

蘭州市北山地區(qū)氣候條件復(fù)雜，病蟲(chóng)害種類繁多、發(fā)生周期短、危害程度重。然而受監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)水平限制，當(dāng)前蘭州市北山林區(qū)育苗基地的病蟲(chóng)害防治體系還比較薄弱。1）病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警能力不足。蘭州市北山地區(qū)面積遼闊，地形復(fù)雜，如僅依賴人工排查，監(jiān)測(cè)范圍與效率都難以保障。且病蟲(chóng)害發(fā)生具有隱蔽性與暴發(fā)性，人工觀察很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，這直接導(dǎo)致病蟲(chóng)害防治常常處于被動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，近3年蘭州市北山林區(qū)主要育苗基地的病蟲(chóng)害發(fā)生率均在10%以上，造成的經(jīng)濟(jì)損失逐年增加。2）防治措施比較單一，無(wú)法形成系統(tǒng)防控。受技術(shù)與資源條件限制，北山林區(qū)育苗病蟲(chóng)害防治體系過(guò)于依賴化學(xué)農(nóng)藥防治。但長(zhǎng)期化學(xué)防治導(dǎo)致抗藥性問(wèn)題突出。此外，當(dāng)?shù)?0%以上的小型育苗基地防治設(shè)施簡(jiǎn)陋、藥劑種類有限，無(wú)法按需選擇最優(yōu)防治方案，嚴(yán)重限制了防治水平的提高。3）缺乏對(duì)高效防治新技術(shù)的應(yīng)用。當(dāng)前北山林區(qū)育苗基地的防治技術(shù)與裝備比較落后，智能化、精準(zhǔn)化防控裝備短缺。一些重要的新技術(shù)，如信息化監(jiān)測(cè)、生物防治、無(wú)公害防治等，應(yīng)用率極低。這導(dǎo)致防治過(guò)程的信息化、精準(zhǔn)化水平有待提高，同時(shí)增加了防治的投入成本與環(huán)境破壞風(fēng)險(xiǎn)。

3" 改進(jìn)措施

3.1" 優(yōu)化育苗床土壤條件

為改善蘭州市北山地區(qū)育苗基地的土壤質(zhì)量，提高育苗效率，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行土壤條件優(yōu)化。1）采取深松整地，保證土壤容重適宜性。具體做法是在育苗前后分別對(duì)土壤進(jìn)行深耕20～30 cm和中深耕10～15 cm，并結(jié)合施用腐熟有機(jī)肥，長(zhǎng)期改善和調(diào)節(jié)土壤容重。研究表明，這可以使當(dāng)?shù)鼐o實(shí)性強(qiáng)的棕壤土壤結(jié)構(gòu)松動(dòng)30%以上，促進(jìn)氣水交換，利于種子發(fā)芽和幼苗定根。2）施用黏土礦物等土壤調(diào)理劑，增加表層肥力?？梢酝ㄟ^(guò)在育苗基地土壤表層（0～20 cm）施用氮磷鉀速效肥的基礎(chǔ)上，額外施用30～50 kg/667 m2的膨潤(rùn)土或蛭石等調(diào)理劑，減少養(yǎng)分向下層的垂直轉(zhuǎn)移，提高表層土壤的保水保肥能力，使之更好滿足幼苗生長(zhǎng)需求。3）開(kāi)展土壤測(cè)試與定性定量施肥。根據(jù)不同樹(shù)種和育苗階段的需肥規(guī)律，做好土壤營(yíng)養(yǎng)狀況測(cè)試，合理采用有機(jī)焙燒緩釋肥等，使每一批次育苗的氮、磷、鉀養(yǎng)分達(dá)到林業(yè)育苗標(biāo)準(zhǔn)（N含量120 mg·kg-1，P含量35 mg·kg-1，K含量90 mg·kg-1），保證土壤肥力。

3.2" 推廣應(yīng)用微灌技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)蘭州市北山林區(qū)育苗基地水分的精確化供應(yīng)，應(yīng)大力推廣微灌技術(shù)的應(yīng)用。

1）建設(shè)覆蓋式微噴灌和微滲灌管網(wǎng)。根據(jù)地形地貌條件，制定配套管網(wǎng)設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)育苗基地管網(wǎng)覆蓋率100%。地勢(shì)較平坦地區(qū)可布設(shè)微噴灌系統(tǒng)，配套建設(shè)節(jié)水型噴頭，調(diào)節(jié)噴灑強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)均勻高效灌溉。對(duì)地勢(shì)較陡的山地，則可以優(yōu)先選用微滲灌管網(wǎng)，利用地形讓水分充分下滲。

2）建立苗木水分需求動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在主要育苗地區(qū)布設(shè)土壤水分傳感器，設(shè)置數(shù)據(jù)采集單元，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)形成聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)育苗床段土壤水分、環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，并據(jù)此設(shè)定灌溉模型，進(jìn)行精細(xì)化水量管理。

3）構(gòu)建智能化供水控制系統(tǒng)。利用云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)，具體對(duì)應(yīng)不同育苗床段、不同樹(shù)種和不同生育期的水分特征參數(shù)，建立自動(dòng)化的確定性與模糊性控制模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)微灌開(kāi)關(guān)、灌水量等的精確控制，既保證水資源高效利用，也確保苗木水分需求得到滿足。

3.3" 完善病蟲(chóng)害智能防控體系

為有效解決蘭州市北山林區(qū)育苗基地病蟲(chóng)害防治體系薄弱的問(wèn)題，建立智能化精準(zhǔn)防控體系勢(shì)在必行。1）構(gòu)建病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，通過(guò)病蟲(chóng)害信息化監(jiān)測(cè)平臺(tái)收集各類生物學(xué)、氣象學(xué)和育苗過(guò)程數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的病蟲(chóng)害預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)病蟲(chóng)害發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)預(yù)評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上，利用無(wú)人機(jī)、近地傳感器和圖像分析等技術(shù)，建立實(shí)時(shí)、精細(xì)、動(dòng)態(tài)的病蟲(chóng)害監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)反饋育苗基地病蟲(chóng)害的發(fā)生狀態(tài)，為防治決策提供依據(jù)。2）強(qiáng)化綜合治理策略，建立物理防治、生物防治和精準(zhǔn)施藥防治的有機(jī)結(jié)合體系。發(fā)揮天敵的生物學(xué)防治功能，針對(duì)蘭州市北山林區(qū)主要育苗病蟲(chóng)害種類特點(diǎn)，選擇安全高效、低殘留的生物農(nóng)藥和精準(zhǔn)施用技術(shù)裝備，實(shí)現(xiàn)防治策略動(dòng)態(tài)優(yōu)化。3）利用數(shù)字技術(shù)手段提高防治過(guò)程的管理水平。通過(guò)移動(dòng)APP與防控設(shè)備互聯(lián)，結(jié)合精準(zhǔn)防治模型，實(shí)現(xiàn)操作過(guò)程可視化智能化指導(dǎo)，確保各項(xiàng)防治措施得以有效實(shí)施。同時(shí)，可以通過(guò)這些數(shù)字化手段進(jìn)行培訓(xùn)、監(jiān)督與決策支持，確保防治體系持續(xù)改進(jìn)與升級(jí)。

4" 實(shí)證研究

4.1" 示范設(shè)計(jì)與實(shí)施

為驗(yàn)證所提出的蘭州市北山地區(qū)育苗技術(shù)優(yōu)化策略的效果，設(shè)計(jì)了“育苗床土壤條件優(yōu)化”“微灌聯(lián)網(wǎng)控制”和“病蟲(chóng)害智能監(jiān)控”3組田間示范。

1）育苗床土壤條件優(yōu)化示范。選擇北山林區(qū)典型育苗基地的3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)育苗大棚，在原有育苗管理模式的基礎(chǔ)上，分別采取深耕翻土、施用膨潤(rùn)土和黏土礦物及定量補(bǔ)充有機(jī)肥的土壤修復(fù)模式，研究其對(duì)土壤理化性狀、育苗木生長(zhǎng)和育苗成活率的影響。2）微灌聯(lián)網(wǎng)控制示范。在2個(gè)大棚內(nèi)分別建立了基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的土壤水分檢測(cè)系統(tǒng)和可程序供水控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤水分變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并智能化變量澆水，與相同環(huán)境條件下傳統(tǒng)人工經(jīng)驗(yàn)澆水模式進(jìn)行效果比較。3）病蟲(chóng)害智能監(jiān)控示范。選取3個(gè)大棚，在2個(gè)大棚內(nèi)裝設(shè)圖像識(shí)別誘捕裝置，構(gòu)建實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，第3個(gè)大棚作為對(duì)照組，比較監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)典型病蟲(chóng)害發(fā)生態(tài)勢(shì)的控制效果。各組示范均采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次，以保證結(jié)果的科學(xué)性與可靠性。

4.2" 結(jié)果分析與討論

通過(guò)對(duì)育苗床土壤條件優(yōu)化示范結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，采取深耕翻土、施膨潤(rùn)土與黏土礦物調(diào)理及補(bǔ)充有機(jī)肥可顯著提高土壤容重、場(chǎng)地持水量，改善土壤肥力（表1），為苗木生長(zhǎng)提供了更優(yōu)質(zhì)的基層條件。研究同時(shí)監(jiān)測(cè)到苗木成活率由72.5%提高到82.1%，驗(yàn)證了育苗床土壤條件系統(tǒng)性優(yōu)化的重要性，也為該技術(shù)在當(dāng)?shù)氐拇竺娣e推廣應(yīng)用提供了理論支持。

微灌聯(lián)網(wǎng)控制示范結(jié)果表明，采用智能微灌方式可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)土壤水分變化情況，保證土壤水分始終處于最佳狀態(tài)。采用智能微灌灌溉方式不僅使水資源利用效率由43.2%提高到65.3%，而且使苗木的干物質(zhì)積累量由52.3 g·株-1提高到71.0 g·株-1，成活率由67.2%提高到80.4%。因此，在當(dāng)?shù)厣降赜缁赝茝V該技術(shù)必要且迫切。

病蟲(chóng)害智能監(jiān)控示范也取得了令人滿意的防治效果。圖像識(shí)別誘捕技術(shù)實(shí)現(xiàn)了主要病蟲(chóng)害96 h內(nèi)的提前預(yù)警，使防治過(guò)程主動(dòng)性大為提升。此外，采取物理防治和精準(zhǔn)施藥相結(jié)合的策略，將藥劑用量從原來(lái)的20 mL·m-2降低到10 mL·m-2，殘留量也從原來(lái)的2.5 mg·kg-1降至1.2 mg·kg-1，防治效果未出現(xiàn)大幅度變動(dòng)。因此，構(gòu)建智能化監(jiān)控和防控子系統(tǒng)，可以有效控制蘭州市北山地區(qū)育苗病蟲(chóng)害的發(fā)生，值得推廣。

5" 結(jié)語(yǔ)

蘭州市北山地區(qū)是我國(guó)重要的生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)和林業(yè)生產(chǎn)基地，育苗工作任務(wù)重大。本研究從理論與實(shí)證兩個(gè)層面出發(fā)，提出了系統(tǒng)性的技術(shù)優(yōu)化策略，并通過(guò)示范驗(yàn)證了策略的科學(xué)性與效果，為蘭州市北山地區(qū)及類似地區(qū)育苗水平的提升提供了理論支撐與技術(shù)參考。后續(xù)還需要加大技術(shù)推廣力度，促進(jìn)研究成果轉(zhuǎn)化，以更好地滿足生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)和國(guó)家商品林基地建設(shè)的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 袁月.林業(yè)技術(shù)在林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用[J].中國(guó)林副特產(chǎn)，2023（5）：81-83.

[2] 馬建軍.現(xiàn)代林業(yè)育苗栽培管理技術(shù)[J].山西林業(yè)科技，2023，52（S1）：34-35.

[3] 師佳麗，賀煜霞，惠寧.現(xiàn)代林業(yè)育苗理念與技術(shù)分析[J].種子科技，2022，40（14）：118-120.

[4] 張琪.小隴山林區(qū)云杉育苗技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)村科技，2023（10）：55-57.

[5] 武曉燕.遼東櫟育苗栽培管理技術(shù)[J].山西林業(yè)科技，2023，52（S1）：36.

（責(zé)任編輯：敬廷桃" 劉寧寧）

收稿日期：2024-01-08

作者簡(jiǎn)介：車旭（1989—），本科，工程師，主要從事林業(yè)育苗研究。E-mail：2262655746@qq.com。